DE2531672A1

DE2531672A1 - MASS AND FORCE MEASURING DEVICE

Info

Publication number: DE2531672A1
Application number: DE19752531672
Authority: DE
Inventors: Mario Dr Ing Gallo; Armin Wirth; Johannes Wirth
Original assignee: Wirth Gallo and Co
Current assignee: Wirth Gallo and Co
Priority date: 1975-04-01
Filing date: 1975-07-16
Publication date: 1976-10-14
Also published as: NL163020C; DE2531672C3; ZA76777B; NL7508911A; ATA99776A; DE2531672B2; AR205498A1; CH592870A5; AU499819B2; DD123768A5; FR2306435A1; AT375185B; IT1058415B; CA1054394A; GB1526489A; BE838292A; AU1142476A; NL163020B; JPS51122465A; FR2306435B1

Description

Massen- und KraftmessgerätMass and force measuring device

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Massen- und Kraftmessgerät mit einem Gestell, einem Lastträger und einem Messsystem, bei welchem die zu messende Grosse mittelbar auf die Spannung zweier durch elektronische Mittel erregter, querschwingender, vorgespannter Saiten einwirkt ₃ sodass deren dadurch veränderte Frequenzen zur Berechnung dieser Grosse in einer Auswertung3vorrichtung dienen, wobei die beiden Saiten, ein erstes Uebertragungsorgan zur Uebertragung einer Vorspannkraft und ein zweites Uebertragungsorgan zur Uebertragung einer von der zu messenden Crüsse abhängigen Kraft an einem Kraftverteiler befestigt sind.The present invention relates to a mass and force measuring device with a frame, a load carrier and a measuring system, in which the _{variable to be measured acts indirectly on the tension of two transversely vibrating, pretensioned strings excited by electronic means 3} so that their frequencies changed as a result for calculation this size are used in a Auswertung3vorrichtung, wherein the two strings, a first transmission member for transmitting a biasing force and a second transmission member for the transmission are secured by the measured Crüsse dependent force to a force distribution a.

Messgeräte dieser Gattung sind bekannt. Das Schweizer Patent ^69 973 beschreibt ein solches, als V/aage verwendetes Gerät, bei welchem zwei parallele, senkrecht angeordnete Saiten durch das Gewicht einer Vorspannmasse über ein erstes senkrechtes Uebertragungs organ und einen als Verteiler dienenden Hebel vorgespannt und über ein zweites senkrechtes Uebertragungsorgan und denMeasuring devices of this type are known. The Swiss patent ^ 69 973 describes such a device used as a V / aage at which two parallel, vertically arranged strings by the weight of a prestressing mass over a first vertical transmission organ and a lever serving as a distributor biased and a second vertical transmission organ and the

Fall .121
Ve rt eiler If .121
Dispatcher

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Hebel durch eine von der zu messenden Grosse abhängige Kraft . in unterschiedlichem Masse zusätzlich belastet werden. Weiter beschreibt das Schweizer Patent 447 653 ein Massen- und Kraftmessgerät derselben Gattung, bei welchem die zwei Saiten und die zwei Uebertragungsorgane sternförmig angeordnet sind, sodass die Verteilung der erwähnten Kräfte auf die zwei Saiten durch die Richtung dieser zwei Kräfte bezüglich jener der zwei Saiten bestimmt wird. Der zentrale Körper, an welchem die zwei Saiten und die zwei Uebertragungsorgane befestigt sind, dient lediglich als Einspannkopf.Lever by a force dependent on the size to be measured. are additionally burdened to varying degrees. Swiss patent 447 653 also describes a mass and force measuring device the same genus in which the two strings and the two transmission organs are arranged in a star shape, so that the Distribution of the mentioned forces on the two strings is determined by the direction of these two forces with respect to that of the two strings will. The central body, to which the two strings and the two transmission organs are attached, serves only as a Clamping head.

Bei den bekannten Geräten kann die Einstellung des Uebertragungs-Verhältnisses der beiden Kräfte auf die beiden Saiten über den Verteiler vorgenommen werden. Im erst genannten Gerät erfolgt diese Einstellung durch Veränderung der Abstände zwischen den vier parallel zueinander angeordneten Elementen, nämlich den zwei Saiten und den zwei Uebertragungsorganen. Mit anderen Worten erfolgt diese Einstellung durch variieren von Hebelarmverhältnissen, Um eine feine Einstellung zu verwirklichen, müssen naturgemäss diese Hebelarme lang genug sein, d.h. eine gewisse Masse aufweisen. Dadurch wird aber das ganze Gerät auf Erschütterungen empfindlich, es sei denn, dass die vier an der Messung nicht beteiligten Preiheitsgrade durch Lenker ausgeschaltet werden und das Massenträgheitsmoment des Hebels in der Saitenebene durch einen zweiten Hebel kompensiert wird.In the known devices, the setting of the transmission ratio of the two forces on the two strings are made via the distributor. In the first-mentioned device takes place this setting by changing the distances between the four elements arranged parallel to one another, namely the two Strings and the two transmission organs. In other words, done this setting by varying the lever arm ratios. In order to achieve a fine setting, naturally these lever arms must be long enough, i.e. have a certain mass. However, this makes the whole device sensitive to vibrations, unless the four price grades not involved in the measurement are switched off by the driver and the moment of inertia of the lever in the string plane is compensated by a second lever.

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Eine Lösung zur Beseitigung dieses Nachteiles bietet das zweite Gerät. Die Justierung erfolgt mittels Veränderung der Richtung der zwei Kräfte bezüglich der zwei nicht parallelen Saiten. Eine Peinjustierung der Winkel kann aber nur durch eine Verlängerung der zwei Saiten und der zwei Kraftübertragungsorgane erzielt werden, wodurch saiten-technische Probleme entstehen, die zu einer Einschränkung der Leistungen der Waage führen können. Auch die geometrische UnVollkommenheit der Teile kann die statische Kennlinie des Gerätes störend beeinflussen.. Vor allem kann eine exzentrische Befestigung der Uebertragungsorgane an dem zentralen Körper eine lastabhängige Verdrehung dieses Körpers bewirken. Diese Verdrehung verursacht nur dann keinen Fehler, wenn eine Kompensation durch eine entsprechende Winkeleinstellung vorgenommen wird, was zu grösseren Justierbereichen führt. Das Ersetzen eines materiellen Verteilers durch eine Anordnung von drahtförmigen UebertragungsOrganen hat den Vorteil, das Gerät Erschütterungen gegenüber verhältnismässig unempfindlich zu machen. Die Masse des den Einspannkopf bildenden zentralen Körpers ist wesentlich kleiner als die Masse des Verteilers des erst'genannten Gerätes. Diese Eigenschaft des Verteilers geht jedoch für die Waage verloren, sobald das Gewicht der Vorspannmasse oder die von der zu messenden Grosse abhängige Kraft über eine mit Masse beha.ftete Uebertragungskette, d.h. über eine Anzahl von aneinander angeschlossenen massiven Uebertragungselementen auf die beiden Saiten übertragen werden.The second device offers a solution for eliminating this disadvantage. The adjustment is made by changing the direction of the two forces with respect to the two non-parallel strings. A pain adjustment of the angles can only be done through an extension the two strings and the two power transmission organs are achieved, whereby string-technical problems arise that lead to a Limitation of the performance of the scale. The static characteristic curve can also affect the geometrical imperfection of the parts of the device interfering .. Above all, an eccentric attachment of the transmission organs to the central Body cause a load-dependent twisting of this body. This twisting does not cause an error only if a Compensation made by an appropriate angle setting which leads to larger adjustment ranges. Replacing a material distributor with an arrangement of wire-shaped ones Transmission organs have the advantage that the device vibrates to make relatively insensitive to. The mass of the central body forming the clamping head is essential smaller than the mass of the distributor of the former device. However, this property of the distributor is lost for the scales as soon as the weight of the prestressing mass or that of the The force to be measured is dependent on a force that is maintained with mass Transmission chain, i.e. via a number of solid transmission elements connected to one another on the two strings be transmitted.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, MittelThe object on which the invention is based was to provide means

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zu schaffen, die eine feinere Justierbarkeit als jene bekannter Geräte, und be.i Geräten mit Uebertragungskotten eine Vereinfachung der Gosiiiütkonütruktion bei höchster Unempfindlichkeit Bodenerschütterungen gegenüber erlauben.to create a finer adjustability than those known Devices, and be.i devices with transmission domes a simplification the Gosiiiütkonuktion with the highest insensitivity to ground vibrations opposite allow.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Verteiler von den zwei Saiten und von mindestens einem Lenker bezüglich der Vorspannkraft und der von der zu messenden Grosse abhängigen Kraft dem Gestell gegenüber statisch bestimmt geführt ist.This is achieved according to the invention in that the distributor of the two strings and at least one link with regard to the pretensioning force and the force dependent on the variable to be measured against the frame is statically determined.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen :In the accompanying drawings are exemplary embodiments of the subject of the invention shown schematically. Show it :

Fig. 1-5 je ein Ausführungsbeispiel, Fig. 6,7 je eine Variante zu Fig. 5_S Fig. 8 ' eine Variante zu Fig. 7, undFig. 1-5 per an embodiment, Fig. 6.7 per a variant of FIG. 5 _S Fig. 8 'shows a variant of Fig. 7, and

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Verteilers und seiner Führungsorgane.9 shows a schematic representation of a distributor and its guide elements.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt eine Tischwaage. Alle Organe befinden sich im wesentlichen in der Zeichnungsebene. Diese Tischwaage weist ein Gestell 1 auf, an welchem ein Lastträger 2 mittels Lenker 3 parallel und senkrecht geführt ist. An dem Lastträger 2 ist ein knickfester Stab 4 mit zwei Drehgelenken 5 angebracht. Das untere Ende dieses Stabes 4 ist mit einem Verteiler 6 verbunden, der an einem Lenker 7 aufgehängt ist, der am Gestell 1 befestigt ist. Dieser Lenker 7 besteht aus einen zugfesten Draht. Er ist schräg angeordnet undIn Fig. 1, a first embodiment is shown. It shows a bench scale. All organs are essentially in the plane of the drawing. This bench scale has a frame 1 which a load carrier 2 is guided parallel and vertically by means of link 3. On the load carrier 2 is a kink-resistant rod 4 with two swivel joints 5 attached. The lower end of this rod 4 is connected to a distributor 6 which is suspended from a handlebar 7 which is attached to the frame 1. This handlebar 7 consists of a tensile wire. It is arranged at an angle and

(. η n ,': L > / ü .^l, H U (. η n, ': L> / ü. ^l , H U

macht nut der Horizontalen einen Winkel von 50° bis 8^cj°. Am Gestf-ll 1 sind ferner· zwei gleiche, horizontalen Saiten 8 befestigt , deren Enden mit dei.i Verteiler· 6 verbunden sind. Zwischen den Suit on 8 sind Erreger— und Abnehi.rjiv.Upre 9 angeordnet, die in bekannter Weise mir. einer Auswertung^- und Anzeigevorrichtung 10 verbunden sind. Iw Gestell 1 ist ein zweiarmiger Hebel 11 schwenkbar gelagert. /\n seinem im wesentlichen horizontalen Arm ist eine Vorspannmasse l\l befestigt. Der im wesent3i.ch.en vertikale Arm des Hebels 11 int mittels eines Drahtes 13 mit dem Verteiler 6 verbünde. Das Gewicht der Vorspannmasse 12 erzeugt die auf den Ve !'teiler 6 wirkende Vorspannkraft. Da der Draht 13 in der horizontalen Symmctrioebene zwischen den beiden Saiten 8 liegt, verteilt sich die durch den Draht 13 wirkende Vorspannkraft gleichmassig auf die beiden Saiten 8, die somit stets unter Zug bleiben. Der Lenker 7 wird von dieser Vorspannkraft nicht belastet. Die Masse 14, deren Grosse ermittelt v/erden soll, wird auf den Lastträger 2 aufgelegt. Ihr Gewicht wird vom Stab H als Messkraft auf den Verteiler 6 übertragen. Diese Messkraft wird vom Lenker 7 und von den beiden Saiten 8 aufgenommen und zwar so, dass auf den Lenker 7 eine Zugkraft wirkt, während die beiden Saiten 8 unter der Wirkung einer horizontalen Kraft stehen, deren Wirkungsgerade durch den Schnittpunkt 15 der Achsen des Stabes 4 und des Lenkers 7 verläuft. Die vertikale Komponente der Zugkraft im Lenker 7 ist gleich und entgegengesetzt der vom Stab H übertragenen Messkraft und die horizontale Komponente dieser Zugkraft im Lenker 7 ist gleich der erwähnten, auf die Saitenmakes an angle of 50 ° to 8 ^c j ° with the horizontal. Two identical horizontal strings 8 are also attached to the frame 1, the ends of which are connected to the distributor 6. Between the suit on 8 are Erreger— and Abnehi.rjiv.Upre 9 arranged, which in a known manner to me. an evaluation ^ - and display device 10 are connected. In frame 1, a two-armed lever 11 is pivotably mounted. / \ n A prestressing mass l \ l is attached to its essentially horizontal arm. The essentially vertical arm of the lever 11 int connect to the distributor 6 by means of a wire 13. The weight of the prestressing mass 12 generates the prestressing force acting on the divider 6. Since the wire 13 lies in the horizontal plane of symmetry between the two strings 8, the pretensioning force acting by the wire 13 is evenly distributed over the two strings 8, which thus always remain under tension. The handlebar 7 is not loaded by this pretensioning force. The mass 14, the size of which is to be determined, is placed on the load carrier 2. Your weight is transferred from the rod H to the distributor 6 as a measuring force. This measuring force is absorbed by the handlebar 7 and the two strings 8 in such a way that a tensile force acts on the handlebar 7, while the two strings 8 are under the effect of a horizontal force whose line of action passes through the intersection 15 of the axes of the rod 4 and the handlebar 7 runs. The vertical component of the tensile force in the handlebar 7 is equal to and opposite to the measuring force transmitted by the rod H and the horizontal component of this tensile force in the handlebar 7 is the same as that mentioned on the strings

wirkende, horizontale Kraft. Letztere wirkt nicht gleichmässig auf ciio beiden Saiten 8. Sie teilt sich in zwei ungleiche Komponente nach Ma;-^:i;gabe der Höhe des Schnittpunktes 15 über den horizontalen Ebenen durch jede Saite. Im dargestellten Auaführuncsbeispiel wird die obere Saite 8 zusätzlich zur Vorspannung belastet und die untere, in kleinerem Ausmaas, entlastet. Im ganzen Messbereich bleibt diese Entlastung stets kleiner als die Vorspannung, sodass die untere Saite 8 stets unter Zug bleibt. Somit sind alle drei Führungsorgane des Verteilers 6, nämlich der Lenker 7 und die Saiten 8 für den ganzen Messbereich stets unter Zug. Der Verteiler 6 ist somit bezüglich der Vorspannkraft und der Messkraft dem Gestell 1 gegenüber von den Saiten 8 und dem Lenker 7 statisch bestimmt geführt.acting, horizontal force. The latter does not act equally on both strings 8. It is divided into two unequal components according to measure; - ^: i; gives the height of the point of intersection 15 above the horizontal planes through each string. In the illustrated example, the upper string 8 is loaded in addition to the pretension and the lower, to a lesser extent, is relieved. In the entire measuring range, this relief always remains smaller than the pretension, so that the lower string 8 always remains under tension. Thus, all three guide members of the distributor 6, namely the handlebars 7 and the strings 8 are always under tension for the entire measuring range. The distributor 6 is thus guided in a statically determined manner with respect to the pretensioning force and the measuring force of the frame 1 opposite the strings 8 and the handlebar 7.

Wegen der beschriebenen Anordnung des Lenkers 7 (grosser Winkel mit der Horizontalen) wird die vom Stab 4 übertragene Messkraft untersetzt auf die Saiten 8 übertragen.Because of the described arrangement of the link 7 (large angle with the horizontal), the measuring force transmitted by the rod 4 is transferred to the strings 8 in a stocky manner.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine weitere Tischwaage dargestellt, bei welcher die Saiten 8, die Erreger- und Abnehmerköpfe 9 und der Hebel 11 mit der Vorspannmasse 12 nicht mehr an dem Gestell 1, sondern an dem Lastträger 2 befestigt sind. Der Verteiler 6 ist in diesem"Ausführungsbeispiel langer ausgebildet und im wesentlichen horizontal angeordnet. Er ist mittels eines Lenkers 16, bestehend aus einem Stab mit zwei Drehgelenken, mit dem Lastträger 2 verbunden. Dieser Lenker 16 dient der statisch bestimmten Führung des Verteilers 6 dem Lastträger 2 gegenüber.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, there is another bench scale shown, in which the strings 8, the exciter and pick-up heads 9 and the lever 11 with the biasing mass 12 are no longer on the frame 1, but are attached to the load carrier 2. The distributor 6 is designed to be longer in this "exemplary embodiment and arranged substantially horizontally. He is by means of a link 16, consisting of a rod with two swivel joints, with connected to the load carrier 2. This link 16 is used for the statically determined guidance of the distributor 6 with respect to the load carrier 2.

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Ein weiterer Lenker 17, ebenfalls bestehend aus einem Stab mit zwei Drehgelenken, verbindet den Verteiler 6 mit dem Gestell 1. Dieser Lenker 17 dient mit den beiden Lenkern 3 zur statisch bestimmten Führung des Lastträgers 2 gegenüber dem Gestell 1. Sr dient aber auch zur Belastung des Verteilers 6 durch die Messkraft. Another link 17, also consisting of a rod with two swivel joints, connects the distributor 6 to the frame 1. This link 17 serves with the two links 3 for the statically determined guidance of the load carrier 2 with respect to the frame 1. Sr but also serves to load the distributor 6 through the measuring force.

Abgesehen von der inversen Schaltung der Waage, unterscheidet sich diese Ausführung von derjenigen nach Fig. 1 auch durch die geometrische Anordnung verschiedener Elemente. Die Saiten 8 schliessen unter sich einen stumpfen Winkel ein. Der Draht 13, der entsprechend der Winkelhalbierenden des Saitenwinkels durch den Schnittpunkt 1.8 der Achsen der beiden Saiten 8 verläuft, überträgt die Vorspannkraft gleichmässig aber übersetzt auf die beiden Saiten 8. Das Gewicht der zu bestimmenden Masse X^J belastet den Verteiler 6 über den senkrechten Lenker 17. Diese Belastung, d.h. die Messkraft wird von dem Lenker 16 und von den Saiten 8 aufgenommen. Da der Lenker 16 ebenfalls senkrecht ist, ist die vektorielle Summe der zwei auf die Saiten 8 wirkenden, von der Messkraft erzeugten Kräfte eine senkrechte Kraft mit Wirkungsgerade durch den Schnittpunkt 18. Der Betrag dieser Kraft hängt von der horizontalen Lage dieses Schnittpunktes .18 bezüglich der Lenker 16 und 17 ab.Apart from the inverse switching of the balance, this embodiment also differs from that according to FIG. 1 in the geometric arrangement of various elements. The strings 8 enclose an obtuse angle with each other. The wire 13 , which runs according to the bisector of the string angle through the intersection 1.8 of the axes of the two strings 8, transmits the pretensioning force evenly but translated to the two strings 8. The weight of the mass to be determined X ^ J loads the distributor 6 via the vertical one Handlebar 17. This load, ie the measuring force, is absorbed by the handlebar 16 and the strings 8. Since the link 16 is also vertical, the vector sum of the two forces acting on the strings 8 and generated by the measuring force is a vertical force with a straight line through the intersection point 18. The amount of this force depends on the horizontal position of this intersection point .18 with respect to the Handlebars 16 and 17.

Bei den in diesen Ausführungsbeispielen gewählten Längen- und Winkelverhältnissen wird die Messkraft untersetzt auf die Saiten 8 übertragen. Dabei wird die.untere Saite 8 zusätzlich zur Vorspannkraft belastet, die obere in kleinerem Ausmass entlastet. Durch AenderungenWith the length and angle ratios selected in these exemplary embodiments the measuring force is transmitted to the strings 8 in a reduced manner. In doing so, the lower string 8 is also used to increase the pre-tensioning force loaded, the upper one relieved to a lesser extent. By changes

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der relativen Anordnung dieser Elemente können andere Verteilungen der Messkraft erhalten werden. Wie im ersten Ausführungsbeispiel, wird auch hier der Verteiler 6 bezüglich der Vorspannkraft und der Messkraft dem Gestell 1 gegenüber statisch bestimmt geführt, und zwar von den beiden Saiten 8 und den beiden Lenkern 16,the relative arrangement of these elements may have other distributions the measuring force can be obtained. As in the first embodiment, Here, too, the distributor 6 is guided in a statically determined manner with regard to the pretensioning force and the measuring force in relation to the frame 1, namely from the two strings 8 and the two handlebars 16,

Der Lenker 17 kann eine gewisse Weichheit in axialer Richtung aufweisen. Er könnte durch eine harte Feder ersetzt werden. Dadurch wäre die Vorspannmasse 12 härter mit dem Lastträger 2 verbunden, als der Lastträger 2 mit dem Gestell 1. Dadurch entstehen bekanntlich erschütterungstechnische Vorteile.The link 17 can have a certain softness in the axial direction. It could be replaced by a hard spring. As a result, the prestressing mass 12 would be harder connected to the load carrier 2, than the load carrier 2 with the frame 1. As is known, this gives rise to vibration-related advantages.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Tischwaage dargestellt. Der Lastträger 2 ist durch eine Lastschale 19 ersetzt, die in ihrem Aufhängepunkt an dem als Uebertragungsorgan dienenden vertikalen Draht 20 von einem einzigen Lenker 3 dem Gestell 1 gegenüber geführt wird. Die Vorspannmasse 12 ist ebenfalls mittels eines einzigen Lenkers 21 dem Gestell 1 gegenüber geführt. Sie ist an einem Drahtzug 22, 23 aufgehängt, an welchem der als Uebertragunsorgan dienende horizontale Draht 13 angeschlossen ist. Durch passende Wahl der Neigung des Teiles 23 des Drahtzuges 22, 23 kann das Uebertragungsverhältnis, mit welchem das Gewicht der Vorspannmasse auf den Verteiler 6 übertragen wird, eingestellt werden. Die resultierende, auf den Verteiler 6 wirkende Vorspannkraft ist gleichmässig auf beide horizontal angeordnete Saiten 8 verteilt. Der Lenker 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart angeordnet, dass sein Winkel mit der Horizontalen kleiner als 45° ist. DasIn Fig. 3, a third embodiment of a bench scale is shown. The load carrier 2 is replaced by a load tray 19, those in their suspension point on the one serving as a transmission organ vertical wire 20 is guided by a single link 3 to the frame 1 opposite. The biasing mass 12 is also means a single handlebar 21 guided to the frame 1 opposite. It is suspended from a wire 22, 23, on which the transmission organ serving horizontal wire 13 is connected. By suitable choice of the inclination of the part 23 of the wire train 22, 23 can the transmission ratio with which the weight of the prestressing mass is transmitted to the distributor 6, are set. The resulting pretensioning force acting on the distributor 6 is evenly distributed over both horizontally arranged strings 8. The handlebar 7 is arranged in this embodiment in such a way that that its angle with the horizontal is less than 45 °. That

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Uebertragungsverhältnis der Messkraft - d.h. der im Draht 20 wirkenden Kraft - auf die beiden Saiten 8 wird dadurch entsprechend erhöht. Das Gestell 1 und der Verteiler 6 sind mit Einspannköpfen 2h für die Einspannung der Saiten 8 versehen, dir in bekannter V/eise zur Vermeidung von störenden Schwingungskopplungen im Bereich der Saitenfrequenzen, als Tiefpassfilter ausgebildet sind. Der Verteiler 6 ist von den beiden Saiten 8 und vom Lenker 7 statisch bestimmt geführt.The transmission ratio of the measuring force - ie the force acting in the wire 20 - to the two strings 8 is increased accordingly. The frame 1 and the distributor 6 are provided with clamping heads 2h for clamping the strings 8, which are designed as low-pass filters in a known manner to avoid disturbing vibration couplings in the range of the string frequencies. The distributor 6 is guided by the two strings 8 and by the handlebar 7 in a statically determined manner.

Im Ausfuhr-ungsbeispiel nach Pig. H ist eine zweistufige Analysenwaage dargestellt. Ein Haupthebel 25 ist mittels eines drahtförmigen, vertikalen Lenkers 26 und einem stabförmige!!, horizontalen Lenker 27 mit dem Gestell 1 verbunden. Er trägt an einem Ende eine Lastschale 19 und am anderen Ende ein Gegengewicht 28. Die beiden Saiten 8 und die Erreger- und Abnehmerköpfe 9 sind an dioacM Haupthebel 25 befestigt. An ihrem anderen Ende sind die, einen spitzen Winkel einschliessenden Saiten 8 an einem Teil des im v/esentliehen horizontal angeordneten Verteilers 6 befestigt. Zwischen dem Haupthebel 25 und dem Verteiler 6 ist eine unter Druck vorgespannte Druckfeder 29 angeordnet, deren Wirkungsgerade entsprechend der Winkelhalbierenden des Saitenwinkels durch den Schnittpunkt lö ihrer Achsen verläuft. Die.Druckfeder 29 erzeugt somit die gleichmassig auf den Saiten 8 verteilte Vorspannkraft. Da also diese Vorspannkraft von einer Feder- erzeugt wird, könnte das beschriebene Gerät als ein als Waage dienendes Kraftmessgerät bezeichnet v/erden.In the exemplary embodiment according to Pig. H shows a two-stage analytical balance. A main lever 25 is connected to the frame 1 by means of a wire-shaped, vertical link 26 and a rod-shaped, horizontal link 27. It carries a load shell 19 at one end and a counterweight 28 at the other end. The two strings 8 and the exciter and pick-up heads 9 are attached to the main lever 25 of the dioacM. At its other end, the strings 8 enclosing an acute angle are attached to a part of the distributor 6 arranged horizontally in the borrowed area. Between the main lever 25 and the distributor 6 there is arranged a compression spring 29 preloaded under pressure, the line of action of which runs through the intersection of its axes corresponding to the bisector of the string angle. The compression spring 29 thus generates the pretensioning force evenly distributed over the strings 8. Since this pretensioning force is generated by a spring, the device described could be referred to as a force measuring device serving as a balance.

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Der Verteiler 6 ist ferner mittels eines drahtförmigen Lenkers 30
mit dem Haupthebel 25 verbunden. Der Verteiler 6 samt dem Haupthebel 25 mit Gegengewicht 28 und Waagschale 19 stützt sich auf das Gestell 1 über Schneiden 31, 32 und eine Stelze 33. Durch diese
Anordnung werden Haupthebel 25 und Verteiler bezüglich des Gestelles 1 statisch bestimmt geführt. Der Verteiler 6 wird über die Stelze
33 von der Messkraft belastet. Die Schneiden 31 j 32 sind übereinander angeordnet, sodass sie mit der Stelze 33 einem senkrechten
Lenker entsprechen. Strichpunktiert ist eine zweite Lage der
Stelze 33 dargestellt, in welcher sie zwischen zwei weiteren Schneiden 3^, 35 angeordnet werden könnte. Diese Verlegung der Stelze 33 entspricht einer Aenderung des Uebertragurigs Verhältnisses der Last auf die Saiten 8, d.h. des Verhältnisses zwischen der Last und der auf den Verteiler 6 wirkenden Messkraft, sowie des Verhältnisses
dieser Messkraft und der Belastung der Saiten 8. Die auf die Lastschale 19 wirkende Last besteht aus der zu bestimmenden Masse 14
sowie aus einem Teil eines Gewichtssatzes 59· Mit einer passenden, nicht dargestellten Automatik bekannter Bauart, kann das beschriebene Messgerät als zweistufige Analysenwaage eingesetzt werden.The distributor 6 is also by means of a wire-shaped link 30
connected to the main lever 25. The distributor 6 together with the main lever 25 with counterweight 28 and weighing pan 19 is supported on the frame 1 via blades 31, 32 and a stilt 33. Through this
Arrangement, main lever 25 and distributor are guided statically determined with respect to the frame 1. The distributor 6 is on the stilt
33 loaded by the measuring force. The cutting edges 31 and 32 are arranged one above the other so that they are perpendicular to the stilt 33
Handlebars. A second layer of the is dash-dotted
Stilt 33 shown, in which it could be arranged between two further cutting edges 3 ^, 35. This relocation of the stilt 33 corresponds to a change in the transmission ratio of the load on the strings 8, ie the ratio between the load and the measuring force acting on the distributor 6, as well as the ratio
this measuring force and the load on the strings 8. The load acting on the load tray 19 consists of the mass 14 to be determined
as well as from part of a set of weights 59 · With a suitable automatic system of a known type, not shown, the measuring device described can be used as a two-stage analytical balance.

Betrachtet man den Haupthebel 25 und den Verteiler 6 als eine Einheit, so wird diese von dem senkrechten Lenker 26, dem horizontalen Lenker 27 und der senrechten Stelze 33 geführt. Die Messkraft, die den Verteiler 6 über die Stelze 33 belastet, wird von der Last erzeugt. Der Wirkungsarm dieser Last bezüglich des Lenkers 26 ist
wesentlich grosser als der Wirkungsarm der Rückwirkung über dieIf the main lever 25 and the distributor 6 are viewed as a unit, it is guided by the vertical link 26, the horizontal link 27 and the vertical stilt 33. The measuring force that loads the distributor 6 via the stilt 33 is generated by the load. The arm of this load with respect to the handlebar 26 is
much greater than the arm of the reaction via the

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Stelze 33 bezüglich des gleichen Lenkers 26. Die Stelze 33 trägt daher eine senkrechte Kraft, die Messkraft, die im Verhältnis der erwähnten Wirkungsarme grosser als die Last ist. Der horizontale Lenker 27 bleibt dabei unbelastet. Betrachtet man nun den Haupthebel 25 als mit dem Gestell 1 fest verbunden, so ist er durch die senkrechte Messkraft über die Stelze 33 belastet, aber nicht geführt. Da der Lenker 30 senkrecht ist, erzeugt die ebenfalls senkrechte Kraft durch die Stelze 33 zwei auf die Saiten 8 wirkende Kräfte, deren vektorielle Summe eine senkrechte Kraft mit Wirkungsgerade durch den Schnittpunkt 18 ist. Da der horizontale Abstand der Achse des Lenkers 30 zum Schnittpunkt 18 wesentlich kleiner als der Abstand dieser Achse zur Stelze 33 ist, ist die vektorielle Summe der Kräfte, die auf die Saiten 8 wirken, d.h. die senkrechte Kraft durch den Schnittpunkt 18, wesentlich grosser als die ebenfalls senkrechte Messkraft. In Folge des spitzen Winkels der Saiten 8 ist diese Kraft durch den Schnittpunkt 18 stark übersetzt auf die beiden Saiten 8 übertragen. Mit der gewählten Anordnung wird die linke Saite 8 zusätzlich belastet und die rechte Saite 8 in schwächerem Ausmass entlastet.Stilt 33 with respect to the same link 26. The stilt 33 therefore carries a vertical force, the measuring force, which is in the ratio of mentioned arms is greater than the load. The horizontal one Handlebar 27 remains unloaded. If one now considers the main lever 25 to be firmly connected to the frame 1, it is through the vertical measuring force on the stilt 33 is loaded, but not guided. Since the handlebar 30 is vertical, that also generates vertical force through the stilt 33 two forces acting on the strings 8, the vectorial sum of which is a vertical force with a straight line of action through the intersection point 18. Since the horizontal distance between the axis of the handlebar 30 and the intersection point 18 is essential is smaller than the distance of this axis to the stilt 33, is the vectorial sum of the forces acting on the strings 8, i.e. the perpendicular force through the point of intersection 18, much greater than the also vertical measuring force. As a result of the acute angle of the strings 8, this force is greatly translated by the intersection point 18 transferred to the two strings 8. With the chosen arrangement, the left string 8 is additionally loaded and the right one String 8 relieved to a lesser extent.

In Fig. 5 ist-ein fünftes Ausführungsbeispiel dargestellt, das als Tischwaage verwendet wird. Die Schaltung der Hauptelemente entspricht derjenigen der Fig. 1. Das Gestell 1 und der Verteiler 6 sind mit Einspannköpfen 24 bzw. 36 versehen, um die Saiten 8 einzuspannen. Das Gewicht der an dem schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Hebel 11 befestigten Vorspannmasse 12 wird mittels einesIn Fig. 5-a fifth embodiment is shown, the is used as a bench scale. The circuit of the main elements corresponds to that of FIG. 1. The frame 1 and the distributor 6 are provided with clamping heads 24 and 36, respectively, to clamp the strings 8 to clamp. The weight of the pivotally mounted, two-armed lever 11 attached biasing mass 12 is by means of a

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als Uebertragungsorgan dienenden Stabes 37 auf den Einspannkopf¹ 36 des Verteilers 6 übertragen. Der Lastträger 2 ist über eine zur Kraftübertragung dienende Feder 38 mit dem Verteiler 6 verbunden, sodass das Gewicht der Masse I^ über diese Feder 38 auf den Verteiler 6 einwirkt. Zwischen dem Lastträger 2 und dem Gestell 1 ist ein viskoser Dämpfer 39 vorgesehen. Ein anderer viskoser Dämpfer 40 ist zwischen der Vorspannmasse 12 und dem Gestell 1 vorgesehen. Der Hebel 11 weist eine Verjüngung ¹Jl auf, die wie eine Blattfeder wirkt, sodass die statisch bestimmte Führung der Vorspannmasse 12 bezüglich des Gestelles 1 weich ist. Die Feder 38, die Dämpfer 39, 40 und die Verjüngung 4l dienen der Ausfiltierung der hochfrequenten Anteile der auf die Saiten 8 wirkenden Kräfte. Der Verteiler 6 ist von dem Lenker 7 und den beiden Saiten 8 bezüglich der Vorspannkraft im Stab 37 und der Messkraft über die Feder 38 dem Gestell 1 gegenüber statisch geführt.The rod 37 serving as the transmission element is transferred to the clamping head ¹ 36 of the distributor 6. The load carrier 2 is connected to the distributor 6 via a spring 38 serving for force transmission, so that the weight of the mass I ^ acts on the distributor 6 via this spring 38. A viscous damper 39 is provided between the load carrier 2 and the frame 1. Another viscous damper 40 is provided between the prestressing mass 12 and the frame 1. The lever 11 has a taper ¹ Jl, which acts like a leaf spring, so that the statically determinate guide the biasing mass 12 of the frame 1 with respect to soft. The spring 38, the dampers 39, 40 and the taper 4l serve to filter out the high-frequency components of the forces acting on the strings 8. The distributor 6 is statically guided by the handlebar 7 and the two strings 8 with respect to the pretensioning force in the rod 37 and the measuring force via the spring 38 with respect to the frame 1.

Fig. 6 ezigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 5» bei welcher als Lenker zwischen dem Verteiler 6 und dem Gestell 1 nicht mehr ein drahtförmiger Lenker 7, wie in Fig. 5, sondern der senkrechte Arm des Hebels 11 dient. Der Verteiler 6 ist dann von diesem Arm und von den beiden Saiten 8 geführt.6 shows a variant of the embodiment according to FIG. 5, in which the link between the distributor 6 and the frame 1 is no longer a wire-shaped link 7, as in FIG. 5, but the vertical arm of the lever 11. The distributor 6 is then guided by this arm and by the two strings 8.

Fig. 7 zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Variante der Ausführung nach Fig. 5_S bei welcher der Lastträger schematisch durch eine Lastschale I9 dargestellt ist. Der Verteiler 6, der Lenker die Saiten 8 und der Stab 37 sind horizontal angeordnet. Die Last I Fig. 7 shows a perspective view of a variant of the embodiment of FIG. 5 _S in which the load carrier is shown schematically by a load bowl I9. The distributor 6, the handlebar, the strings 8 and the rod 37 are arranged horizontally. The burden I.

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wird über einen drahtförmigen Lenker 42 auf den Verteiler 6 übertragen. Der Stab 37 weist an einem Ende einen als Gelenk dienenden Stift 43 und am anderen Ende eine als Gelenk dienende, in einer vertikalen Ebene angeordnete Blattfeder 44 auf. Ferner sind zwei senkrechte Lenker 45, 46 vorgesehen, die zusammen mit dem Stab 37 die Höhe des Verteilers 6 statisch bestimmen. Der Verteiler 6 ist bezüglich der Vorspannkraft im Stab 37 und der Messkraft im Lenker 42, nur von dem Lenker 7 und den beiden Saiten 8 dem Gestell 1 gegenüber statisch bestimmt geführt.is transmitted to the distributor 6 via a wire-shaped link 42. The rod 37 has a pin 43 serving as a hinge at one end and a pin 43 serving as a hinge at the other end leaf spring 44 arranged in the vertical plane. Furthermore, two vertical links 45, 46 are provided which, together with the rod 37 statically determine the height of the distributor 6. The distributor 6 is in the rod 37 with respect to the prestressing force and in the handlebars for the measuring force 42, guided only by the handlebars 7 and the two strings 8 in relation to the frame 1 in a statically determined manner.

Fig. 8 zeigt eine weitere Variante zu Fig. 5 und 7· In dieser Ausführung ist der drahtförmige Lenker 24 der Fig. 7 durch einen Zugstab 47 ersetzt, der an einem Ende einen Stift 48 und am anderen Ende eine in einer vertikalen Ebene angeordnete Blattfeder 49 als Endgelenke aufweist. Unter dem Einspannkopf 36 ist ferner ein einziger vertikaler Lenker 50 (an Stelle der zwei Lenker 45, 46) vorgesehen. Die Höhe des Verteilers 6 ist jetzt von den Stäben 37 und 47 und vom Lenker 50 statisch bestimmt.8 shows a further variant of FIGS. 5 and 7 in this embodiment is the wire-shaped link 24 of Fig. 7 by a pull rod 47, which has a pin 48 at one end and a leaf spring 49 arranged in a vertical plane at the other end has as end joints. Under the clamping head 36 is also a single vertical link 50 (instead of the two links 45, 46) is provided. The height of the distributor 6 is now from the bars 37 and 47 and statically determined by the handlebar 50.

In beiden Ausführungsbeispielen (Fig. J₃ 8) dienen die Lenker 45, 46 und die Blattfeder 44 des Stabes 37» bzw. der Lenker 50 und die Blattfedern 44 und 49 zur statischen Führung des Verteilers 6 bezüglich der Vorspannkraft im Stab 37 und der Messkraft im Lenker 24 bzw. im Stab 47 nicht. Diese Elemente dienen lediglich der statischen Führung des Verteilers 6 in vertikaler Richtung.In both embodiments (Fig. J ₃ 8) the links 45, 46 and the leaf spring 44 of the rod 37 'or the link 50 and the leaf springs 44 and 49 are used for static guidance of the distributor 6 with respect to the pretensioning force in the rod 37 and the measuring force not in the handlebar 24 or in the rod 47. These elements are only used for the static guidance of the distributor 6 in the vertical direction.

In Fig. 9 ist schematisch die Anordnung eines geradlinigen Verteilers 6, seiner Führungsorgane, sowie der KraftübertragungsorgeneIn Fig. 9 is a schematic of the arrangement of a straight manifold 6, its management bodies, as well as the power transmission worries

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der Waage erläutert. Der geradlinige, horizontale Verteiler τ ist durch seine Achse dargestellt. Die Vorspannkraft wird über ein erstes Uebertragungsorgan 51 und die Messkraft über ein zweites Uebertragungsorgan 52 auf den Verteiler 6 übertragen. Beide Kräfte sind senkrecht gerichtet. Zur statisch bestimmten Führung des Verteilers 6 bezüglich dieser Kräfte dem nicht dargestellten Gestell gegenüber, reichen vier Führungsorgane, da die Drehung des Verteilers 6 um die eigene Achse nicht berücksichtigt wird. Als Führungsorgane dienen die _ZWei Saiten 8 und zwei Lenker 53, ₅h₃ die in zur Verteilerachse orthogonalen Ebenen 55, 56 angeordnet sind. Die Lenker 52, ₅4 sind horizontal, im gleichen Quadrant angeordnet. Die Saite .8 in der Ebene 56 macht mit der Horizontalen einen kleineren Winkel als die andere Saite 8 in der Ebene 55. Die Anschlusspunkte 57 bzw. 58 der Uebertragungsorgane 51 bzw. 52 sind unsymmetrisch bezüglich den beiden Saiten δ'vorgesehen.the balance explained. The straight, horizontal distributor τ is represented by its axis. The pretensioning force is transmitted to the distributor 6 via a first transmission element 51 and the measuring force via a second transmission element 52. Both forces are directed perpendicularly. For the statically determined guidance of the distributor 6 with respect to these forces in relation to the frame (not shown), four guide elements are sufficient, since the rotation of the distributor 6 about its own axis is not taken into account. The two strings 8 and two links 53, ₅ h _3, which are arranged in planes 55, 56 orthogonal to the distributor axis, serve as guide _elements. The links 52, ₅ 4 are arranged horizontally in the same quadrant. The string .8 in the plane 56 makes a smaller angle with the horizontal than the other string 8 in the plane 55. The connection points 57 and 58 of the transmission elements 51 and 52 are provided asymmetrically with respect to the two strings δ '.

Die Vorspannkraft wird gleichmässig und die Messkraft ungleichmassig z.B. im Verhältnis 3 :-l auf die Saiten 8 verteilt. Gleichzeitig werden diese beiden auf den Verteiler 6 wirkenden Kräfte übersetzt auf die Saiten 8 übertragen und zwar die Messkraft stärker übersetzt als die Vorspannkraft.The preload force becomes even and the measuring force uneven E.g. in the ratio 3: -1 distributed on strings 8. At the same time, these two forces acting on the distributor 6 translated to the strings 8 and that the measuring force stronger translated as the preload force.

Gemäß Auftrag des ausländischen Vertreters unverändert weitergeleitet.Forwarded unchanged in accordance with the instructions of the foreign representative.

Patentanwalt BunkePatent attorney Bunke

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Claims

PATENT CLAIMS

Ί.) Mass and force measuring device with a frame, a load carrier and a measuring system, in which the quantity to be measured acts indirectly on the tension of two transversely vibrating, pretensioned strings excited by electronic means, so that their frequencies changed as a result for calculating this quantity in one Evaluation device are used, the two strings, a first transmission element for transmitting a pretensioning force and a second transmission element for transmitting a force dependent on the variable to be measured are attached to a force distributor, characterized in that the distributor consists of the two strings and at least one handlebar with respect to the pre-tensioning force and the force dependent on the size to be measured, the frame is guided in a statically determined manner.

2. Mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that the two strings (8), the two transmission organs (13 » l \ or 13, 16 or 13, 20 or 37, 38 or 37, 42 or respectively 37, 47) and the link (7 or 17) are arranged in the same plane.

3 mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that, that the distributor (6) is guided by the two strings (8) and by two links (16, 17) in a statically determined manner.

4. mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that that the distributor (6) is connected to the frame (1) by means of the two strings (8) and a handlebar (7 or 17).

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5. mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that that the distributor (6) is connected to the load carrier (2) by means of the two strings (8) and a link (16).

6. mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that that a two-armed lever (11) is pivotably mounted in the frame (1), the horizontal arm of which is a prestressing mass (12) carries and whose vertical arm is connected to the manifold (6).

7. mass and force measuring device according to claim 6, characterized in that that the vertical arm of the lever (11) via the first transmission element (13 or 37) indirectly with the distributor (6) connected is.

8. Mass and force measuring device according to claim J _3, characterized in that the 'transmission organ (37) consists of a rod which has a pin (43) as end joints at one end and a pin (43) at the other end connected to the distributor (6) has leaf spring (44) arranged in a vertical plane.

9 mass and force measuring device according to claim 6, characterized in that that the distributor (6) is connected directly to the end of the vertical arm of the lever (11).

10. Mass and Kraftrnessgerät according to claim 1, characterized in that that the second transmission element consists of a rod (47) which, as end joints, has a pin (48) at one end and at the

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the other end connected to the distributor (6) has a leaf spring (h9) arranged in a vertical plane.

11. Mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that both transmission elements (5I ₃ 52) are arranged in the same plane and that at least one of the two strings (8) lies in another plane (55 or 56).

12. Mass and force measuring device according to claim 11, characterized in that the plane (55 or 56) of the string (8) is orthogonal to the plane of the transmission organs (5I ₃ 52).

13. Mass and force measuring device according to claim 11, characterized in that that at least one of the strings (8) and at least one of the transmission elements (51 or 52) are arranged crookedly with respect to one another are.

1 * 1. Mass and force measuring device according to claim 1, characterized in that that at least one of the strings (8) and at least one link (53 or 5 ^) lie in the same plane (55 or 56).

15 · Mass and force measuring device according to claim 1, characterized net, that the distributor (6) by means of the two strings (8) and a handlebar (30) with a 'carrying a load tray (19) Main lever (25) is connected, which is directly connected to the frame (1) via a link (26, 27) and that the distributor (6) is directly connected to the frame (1) via a further link.

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ΐβ. Mass and strength measuring device according to claim 15, characterized in that the further link consists of a cutting edge (32 or 34) provided on the frame (1), a second cutting edge (32 or 3 * 0) arranged on the distributor (6) attached cutting edge (31 or 35) and a vertical stilt (33) arranged between these cutting edges (31, 32 or 3 * f, 35).

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Patent attorney Bunke

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